Soal Pembiasan dan Pembahasan

Pembiasaan gelombang terjadi apabila gelombang merambat pada dua medium yang berbeda indeks biasnya atau gelombang merambat pada air yang berbeda kedalamannya.

Persamaan Hukum Snellius:

sin i/sin r = v1/v2 = λ1/λ2 = n2/n1

dimana,

vi = cepat rambat gelombang daerah dangkal (m/s)

vr = cepat rambat gelombang daerah dalam (m/s)

i = sudut datang

r = sudut bias

1. Perhatikan gambar di bawah ini! Jika seseorang ingin menombak ikan di dalam air, ke titik manakah posisi ujung tombak diarahkan agar ikan dapat tertangkap? Jelaskan jawaban kamu!

Pembahasan:

Ujung tombak seharusnya diarahkan ke posisi ikan yang sebenarnya, karena posisi ikan yang tampak oleh mata telah dibiaskan oleh air. Sebaiknya, arahkan ujung tombak mendekati garis normal agar ikan dapat tertangkap, yaitu di titik C.

2. Sebuah prisma memiliki sudut pembias 10° dan indeks biasnya 1,6. Tentukan besarnya sudut deviasi minimum yang terjadi pada prisma tersebut!

Pembahasan:

sudut bias, β = 10°

indeks bias, n = 1,6

sudut deviasi minimum, δ min =?

Sudut deviasi minimum sebuah prisma:

δ min = (n-1)β

δ min = (1,6-1)10° 

δ min = 6°

3. Sebuah prisma dengan sudut pembias 60°. Apabila sudut deviasi minimum yang terjadi pada prisma tersebut adalah 30°. Tentukan besarnya indeks bias prisma tersebut!

Pembahasan:

sudut bias, β = 60°

sudut deviasi minimum, δ min =30°

indeks bias, n =?

Carilah dg persamaan sudut deviasi minimum :

δ min = (n-1)β

30° = (n-1)60°

1/2 = n-1

n = 3/2

4. Gelombang merambat pada permukaan air yang dalam dengan kecepatan 6 m/s dan membuat sudut 45° terhadap bidang batas antara permukaan dalam dan dangkal. Setelah memasuki bagian dangkal kecepatannya berubah menjadi 3√2 m/s. Arah perambatan gelombang telah mengalami pembelokan sebesar . . .

Pembahasan:

kecepatan gelombang pd air, vi = 6 m/s

sudut datang, i = 45°

kecepatan menjadi, vr = 3√2 m/s

arah pembelokan, r =?

Berlaku persamaan pembiasan.

Pembiasaan gelombang terjadi apabila gelombang merambat pada dua medium yang berbeda indeks biasnya atau gelombang merambat pada air yang berbeda kedalamannya.

Dengan menggunakan Hukum Snellius:

vi/vr = sin i/sin r

dimana,

vi = cepat rambat gelombang daerah dangkal (m/s)

vr = cepat rambat gelombang daerah dalam (m/s)

i = sudut datang

r = sudut bias

Maka besar pembelokannya :

vi/vr = sin i/sin r

6/3√2 = sin 45°/ sin r

6/3√2 = 0,5√2 / sin r

sin r = 0,5

r = 30°

Jadi, Arah perambatan gelombang telah mengalami pembelokan sebesar 30°.

5. Seberkas sinar masuk dari udara (n = 1) ke dalam air dengan sudut datang 30°. Tentukan :

a. Sudut bias di air jika indeks bias air 4/3
b. Sudut batas air (sudut kritis)
(Sudut batas terjadi jika sinar datang dari medium dengan indeks bias besar ke medium dengan indeks bias kecil. Sudut batas adalah sudut datang ketika sudut bias r = 90°)

Pembahasan:

n=1

sudut datang, i = 30°

indeks bias, n' = 4/3

sudut bias, r = ?

n sin i = n’ sin r

1. Sin 45 = n' sin r

1/2 = 4/3 . sin r

r = 22°

Sudut batas air

ik = arsin (1/(4/3)

ik = arsin (3/4)

ik = 48,6°

6. Cahaya dalam medium udara memiliki besar kecepatan 3 x 10⁸ m/s indeks bias udara adalah 1. Cahaya tersebut diarahkan ke dalam air dari udara dengan sudut datang 60° Besar indeks bias air 4/3 Tentukan:

 a.Besar kecepatan cahaya dalam air b Besar sudut bias dalam air c. Besar panjang gelombang dalam air, jika diketahui panjang gelombang di udara 5 x 10⁻⁷  m

Pembahasan:

kecepatan cahaya dalam udara, v₁= 3 x 10⁸ m/s

sudut datang, i = 60° 

indeks bias udara, n₁ = 1

indeks bias air, n₂ = 4/3 

a) kecepatan cahaya dalam air, v₂ = ?

b) sudut bias dalam air, r = ?

c) panjang gelombang di udara λ₁ = 5 x 10⁻⁷ m, panjang gelombang dalam air λ₂ = ?

Dengan menggunakan Hukum Snellius, maka

a) v₂ = ?

v₁/v₂ = n₂/n₁

(3 x 10⁸)/v2 = (4/3)/1 

v₂ = 2,25 . 10⁸ m/s 

b) r = ?

sin i/sin r = n₂/n₁

sin 60°/sin r = (4/3)/1

sin r = 0,649

r = 40,5°

c) λ2 = ?

λ₁/λ₂ = n₂/n₁

(5 x 10⁻⁷)/λ2 = (4/3)/1

λ2 = 3,75 x 10⁻⁷ m 

Share :